Jumat, 07 Oktober 2011

apa dan bagaimana kerja reaktor fusi nuklir

Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun, sementara sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan tertentu semakin terbatas. Meskipun energi yang bersumber pada radiasi matahari (energi surya) sangat berlimpah tetapi sejauh ini belum dapat pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara ekonomis peralatan yang diperlukan untuk mengkonversi energi surya masih relatif mahal dibandingkan sumber-sumber energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batu bara.
Reaktor fusi nuklir merupakan salah satu sumber energi alternatif masa depan yang menggunakan bahan bakar yang tersedia melimpah, sangat efisien, bersih dari polusi, tidak akan menimbulkan bahaya kebocoran radiasi dan tidak menyebabkan sampah radioaktif yang merisaukan seperti pada reaktor fisi nuklir.
Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan secara komersial. Prototip reaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi pada beberapa laboratorium di USA dan di beberapa negara maju lainnya. Suatu konsorsium dari USA, rusia, Eropa dan Jepang telah mengajukan pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk menguji kelayakan dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi listrik. 
Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi (listrik) merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi diperoleh dari pemecahan satu atom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor fisi nuklir konvensional, neutron lambat yang menumbuk inti atom bahan bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yang sangat tidak stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah neutron dan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif dengan waktu paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada lingkungan.
Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti baru. Dalam suatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan tritium) bergabung menjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar energi. Reaksi fusi ini sejenis dengan reaksi yang terjadi di dalam inti matahari dan bersifat jauh lebih bersih, lebih aman, lebih efisien dan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih berlimpah dibandingkan dengan reaksi fisi nuklir.
Persyaratan untuk terjadinya reaksi fusi nuklir:
  • suhu awal yang sangat tinggi (di atas 100 juta kelvin)
  • tekanan yang sangat tinggi
Suhu setinggi yang dipersyaratkan tersebut dapat dicapai dengan bantuan microwaves dan laser. Pada suhu setinggi ini elektron-elektron atom terpisah dari intinya dan terbentuk wujud plasma. Inti-inti atom yang akan bergabung memiliki muatan listrik sejenis (positif) sehingga tolak-menolak sehingga diperlukan energi yang sangat besar (suhu tinggi) agar mereka dapat mengatasi tolakan listrik. Reaksi fusi baru dapat terjadi jika inti-inti atom tersebut dapat didekatkan hingga jarak 10−15 m (seper satu juta miliar meter). Pada jarak ini baru terjadi ikatan nuklir yang mampu mengatasi tolakan listrik dari kedua inti atom yang akan berfusi tersebut.
 
Tekanan yang sangat tinggi digunakan untuk mendekatkan inti-inti atom yang akan digabungkan. Persyaratan ini dicapai dengan bantuan medan magnet yang sangat kuat (yang dihasilkan oleh arus listrik dalam superkonduktor) dan dengan bantuan laser dengan daya tinggi.
 
Teknologi terkini baru mencapai suhu dan tekanan yang mampu menghasilkan fusi antara deuterium dan tritium  Fusi antara deuterium dan deuterium memerlukan suhu dan tekanan yang lebih tinggi. Reaksi fusi yang kedua inilah yang menjadi tumpuan reaktor fusi nuklir masa mendatang, karena ketersediaan bahan bakar deuterium yang lebih mudah diperoleh (diekstrak dari air laut), tidak radioaktif dan menghasilkan energi yang lebih tinggi.   
 
Secara teknis ada dua cara untuk mencapai persyaratan suhu dan tekanan yang dipersyaratkan untuk terjadinya reaksi fusi, yaitu:
  • menggunakan medan magnet dan medan listrik yang sangat kuat untuk memanaskan dan memampatkan plasma hidrogen. ITER di Perancis menggunakan metode yang lebih dikenal sebagai metode Magnetic confinement ini.
  • menggunakan berkas laser atau berkas ion untuk memanaskan dan memampatkan plasma hidrogen. Metode ini (Inertial confinement) digunakan dalam pusat penelitian reaktor fusi nuklir di Lawrence Livermore Laboratory (USA).

Menyingkap Kesejajaran Fisika Modern dan Mistisisme Timur

Sejak mengambil program doktornya di University of Vienna pada tahun 1966, Fritjof Capra telah melakukan penelitian dalam bidang fisika teoretik energi tinggi di University of Paris; University of California, Santa Cruz; Stanford University; dan Imperial College di London. Selain makalah-makalah penelitian teknisnya, ia telah menulis artikel-artikel umum tentang hubungan antara fisika modern dan mistisisme Timur, dan telah memberi kuliah secara luas mengenai topik ini kepada khalayak mahasiswa umum di Inggris dan Amerika Serikat. Saat ini ia memberi kuliah di University of California, Berkeley.
Ini beberapa komentar tentang buku ini:
“Sinopsisnya tentang pemikiran Timur layak dibaca, dan penyajian¬nya tentang fisika modern bagi orang awam termasuk yang paling jelas dan paling rinci yang pernah saya baca.”
—Library Journal
“Menarik, merangsang pemikiran, tersusun dengan baik, dengan banyak diagram-diagram. Inilah sebuah buku yang akan menghiasi rak-rak para pembaca bertahun-tahun ke depan.”
—Times Educational Supplement
“Sebuah pembahasan yang jelas dan luar biasa dari konsep-konsep yang sulit seperti ruang-waktu, quark, dan simetri-simetri kosmik.… Penda¬huluan yang luar biasa jelas tentang masing-masing disiplin spiritual.”
—Village Voice
“Akan memberikan wawasan-wawasan yang mengejutkan kepada para pembaca yang cenderung untuk menolak sains. Ia juga dapat berbicara kepada para ilmuwan yang memilih untuk menyingkirkan mistisisme.”
—East/West Journal
“Anda mungkin tak akan pernah membaca sebuah buku yang lebih mem¬perluas pikiran lagi daripada buku ini.… Setara dengan banyak perkuliahan dalam filsafat, kosmologi, astronomi, dan fisika.”
—Spiritual Studies Center Booknews

KIIRTAN DAN FISIKA MODERN

Menurut ilmu fisika, dunia di sekeliling kita tersusun atas molekul-molekul, atom dan partikel-partikel sub-atomik yang bervibrasi. Partikel-partikel ini saling berinteraksi, menghasilkan partikel baru dan memusnahkan partikel lain. Bagaikan tarian energi kosmik dengan irama kelahiran, kehidupan, dan kematian, hal ini merupakan elemen penyusun utama seluruh semesta.

Konsep ini dikenal sebagai fisika quantum. Ilmu ini dikembangkan oleh Albert Einstein, Neils Bohr dan Werner Heisenberg pada pertengahan pertama abad dua puluh. Teori ini menyebutkan bahwa semesta ini bukanlah kumpulan benda/objek yang terpisah, melainkan berupa jaringan yang terbentuk dari hubungan antara bagian-bagian/komponen penyusun dari sesuatu yang tunggal. Teori yang membahas mengenai hal ini sekarang dinamakan Teori Mekanika Gelombang.

Berdasarkan teori ini, seluruh semesta merupakan lautan gelombang, dan setiap benda-benda fisik hanyalah merupakan riak gelombang atau sekumpulan gelombang. Para ahli fisika modern baru bisa memahami hal ini baru-baru saja, padahal para Tantrika Yogi di India telah menemukan hal ini ribuan tahun yang lalu, bahkan telah memahami dengan lebih mendalam.

Tidak banyak yang mengetahui bahwa para ahli Fisika Quantum berhutang banyak kepada para spiritualis Tantrika. Tahun 1926, Heisenberg mengunjungi India sebagai tamu seorang penyair besar, Rabindranath Tagore. Mereka melakukan perbincangan mendalam membahas sains dan filosofi India. Heisenberg kemudian berkata kepada Fritjof Capra, "Perkenalan saya dengan spiritualitas India membawa banyak pencerahan. Sebelumnya saya dan para ahli rekan saya sangat sulit untuk menerima bahwa relativitas, keterkaitan (interconnectedness) dan ketidak-kekalan (impermanence) merupakan aspek dasar bagi dunia fisik. Disana saya belajar, bahwa hal ini merupakan landasan tradisi spiritual India. Setelah melakukan perbincangan dengan Tagore, beberapa ide yang semula sangat tidak masuk akal, tiba-tiba menjadi jauh lebih masuk akal. Hal ini benar-benar membantu saya."

Sains dan spiritual bukanlah dua hal yang bertolak belakang, sebaliknya keduanya saling mendukung satu sama lain. Ketika teori fisika berkembang, akan diketahui bahwa teori-teori tantra yoga sejalan dengan sains dan pada akhirnya akan dapat dibuktikan melalui pengujian di laboratorium.

Ada kitab Tantra Shastra yang berisi 64 teks kuno India. Didalamnya dijelaskan tentang sadhana dimensi keenam. Isinya tentang bagaimana seorang spiritualis yang menjalankan sadhana dimensi keenam ini dengan kesadarannya mampu menguraikan tubuh fisiknya dan menyatukannya kembali di tempat lain. Fenomena yang luar biasa ini secara logis dapat dijelaskan dengan Mekanika Gelombang dalam Fisika Quantum.

Segala sesuatu tersusun atas gelombang, dan setiap benda juga memancarkan gelombang. Tangan kita, wajah, dan sekujur tubuh kita memancarkan gelombang fisik dan psikis. Setiap makhluk adalah kumpulan getaran dengan kepadatan dan intensitas tertentu. Momentum halus atau gaya penggerak halus dibalik semua gelombang ini dikumpulkan dan disimpan dalam pikiran kita.

Segala sesuatu di semesta ini selalu bergerak. Setiap partikel subatomik bergerak terus menerus. Dengan cara yang serupa, seekor semut yang berjalan di atas punggung seekor gajah yang juga sedang bergerak. Gajah ini pun berdiri diatas permukaan bumi yang juga bergerak mengelilingi matahari dalam tata surya, dan tata surya pun bergerak di dalam galaksi yang juga bergerak di dalam alam semesta.

Setiap gelombang melakukan gerakan. Setiap gelombang beraksi dan bereaksi dengan gelombang lain, terus menerus menyebabkan kemusnahan dan kemunculan pertikel-partikel subatomik baru. Jadi, total seluruh getaran pada seseorang ditentukan oleh gelombang pribadinya yang mengalir ke luar (extroversial flow) dan ke dalam (introversial flow). Pada unit pikiran terdapat tiga tenaga yang bekarja: sentien, mutatif, dan statik. Aliran gelombang ekstroversi (ke luar) dan introversi (ke dalam) pada seseorang, menyebabkan ia menyerap ketiga tenaga dasar yang saling menguasai. Dari sini, dapat dikenali apakah seseorang itu mulia ataukah hanya memikirkan dirinya.

Contoh yang lebih jelas, jika ada makanan yang mengeluarkan aroma atau ada seekor gajah yang terlihat oleh mata, maka getaran dari kedua hal tersebut akan mempengaruhi kita. Pengaruhnya terhadap kita tergantung dari getaran yang dikeluarkan kedua hal tersebut dan kondisi pikiran kita. Tetapi, dikehendaki atau tidak, gelombang tersebut akan mempengaruhi kita. Saat ini dunia dipenuhi oleh gelombang yang sangat banyak dan saling bertumpang tindih, yang dihasilkan dari berbagai momentum. Aksi dan reaksi dari gelombang ini membuat pikiran kita tidak dapat beristirahat. Gelombang-gelombang ini membuat kita sulit berpikir jernih atau berkonsentrasi.

Setiap manusia memiliki tubuh fisik, pikiran dan potensi spiritual. Menyanyi dan menarikan kiirtan dengan mantra universal Baba Nam Kevalam merupakan aktivitas fisik-psikis-spiritual, karena kiirtan memberi manfaat pada ketiga hal tersebut.

Kiirtan (melantunkan mantra), mentransmutasikan/mengubah aliran mental ke arah aliran spiritual. Hal ini memberikan energi pada lingkungan kita, memasuki setiap kutub (poles) pada tubuh kita. Pada saat seseorang menyanyikan kiirtan, suatu getaran agung (divine vibration) akan dihasilkan dan akan membuat tubuh dan pikiran siap untuk melakukan meditasi. Berbagai kesan yang berbeda dalam pikiran secara perlahan-lahan akan ditransmutasikan ke arah Kehalusan Agung.

Kiirtan juga mengakibatkan transformasi. Kiirtan mampu mengubah bentuk, ukuran, massa dan sifat-sifat suatu benda yang dikenainya. Kiirtan menghasilkan medan elektromagnetis. Seperti magnet yang kuat, kiirtan akan mengubah sifat-sifat pada sel-sel otak, sehingga energi kasar akan ditransformasikan menjadi energi halus. Apapun yang kita lihat saat melakukan Kiirtan, kita hanya melihat Tuhan. Mantra Baba Nam Kevalam memberi energi pada udara yang kita hirup dan bumi yang disentuh jari kaki kita. Irama kiirtan adalah irama agung dari alam ini. Siapapun yang melakukan kiirtan akan merasakan irama universal melalui seluruh inderanya. Irama universal ini tidak akan menghapus ide-ide kasar, tetapi akan mengalihkan alirannya ke arah yang halus. Jika dilakukan dengan ketulusan hati, kiirtan mampu secara kuat mengalihkan pikiran-pikiran kasar. Kiirtan akan memurnikan pikiran dan membantu melakukan meditasi.

Jangan menekan pikiran-pikiran negatif yang muncul dalam pikiran. Tetapi cobalah untuk menyalurkan pikiran-pikiran tersebut kepada Tuhan dengan menyanyikan kiirtan. Jika kita mendapati pikiran kita bergumul dengan pikiran negatif ini dan meditasi kita tidak memuaskan, berpikirlah: "Apapun yang terjadi adalah yang terbaik. Tidak perduli baik ataupun buruk yang ada didalam diri ini, semua adalah kepunyaanMu."

Ada sebuah kejadian yang terjadi di Bengali beberapa ratus tahun lalu yang menunjukkan kekuatan kiirtan dalam mengubah gelombang pikiran kasar menjadi halus, gelombang sentien. Caetanya Mahaprabhu memperkenalkan kiirtan sebagai gerakan spiritual populer untuk melawan ajaran agama yang dogmatis. Ia mendapat perlawanan dari pemuka-pemuka agama Islam dan Hindu yang fanatik. Haridas merupakan salah satu pengikut Caetanya Mahaprabhu. Ketika itu ia tinggal sendirian di ashram kecil di daerah Nadia. Untuk mendiskreditkannya, beberapa pemuka agama berencana untuk menghancurkan karakter dan reputasinya. Meraka membayar seorang wanita tuna susila untuk mendatangi Haridas di ashramnya setiap hari dan merayunya .

Karena Haridas adalah seorang Bhakta, ia mendapat intuisi akan datangnya bahaya, sehingga ia memutuskan untuk menyanyikan kiirtan terus menerus (Akhanda Kiirtan) mulai dari bangun tidur sampai tiba waktu tidur, selama 21 hari.

Kebanyakan yogi memiliki kelemahan pada makanan, jadi setiap pagi wanita ini membawa makanan enak dan meninggalkannya di pintu ashram untuk Haridas. Kemudian ia menunggu dengan sabar sampai Haridas memakannya dan berbicara dengannya. Tetapi, selama tiga minggu Haridas tidak pernah menyentuh makanan yang dibawanya, dan tidak pernah berbicara. Ia hanya menyanyikan kiirtan.

Akhirnya setelah berlalu 21 hari, Haridas menyapa wanita itu dengan Namaskar dan bertanya apa yang ia bisa lakukan untuknya. Dan wanita itu kemudian mengakui semua yang telah direncanakannya selama ini. Tetapi ia berkata, bahwa selama ia menunggu setiap hari dengan niat jahat, suara kiirtan yang didengarnya mengubah pikirannya secara total. Sekarang ia hanya ingin bertobat dan berbakti kepada Tuhan. Maka Haridas mendorongnya untuk mengubah hidupnya dan mengundangnya untuk mengurus ashram dan menyanyikan kiirtan setiap hari. Setelah itu haridas meninggalkan Ashram tersebut untuk meneruskan pekerjaannya memberi inspirasi kepada orang-orang untuk menyanyikan kiirtan. Wanita itu kemudian menjadi orang suci dan dikenal dengan bakti dan kebersahajaannya.

Dengan alasan ilmiah diatas, kiirtan merupakan penyembuh bagi segala penyakit fisik dan mental. Sebagai alasan tambahan, bahwa kiirtan berfungsi sebagai penyembuh universal karena menarik berkah dari Kesadaran Agung, karena kiirtan merupakan ekspresi cinta dan bakti. Karunia Agung dapat memberikan mukjizat dan mengatasi segala hambatan.

penemuan baru tentang fisika modern

Belum lama berselang, tepatnya tanggal 5 Juni yang lalu, suatu berita
besar iptek muncul dari sebuah konperensi fisika “Neutrino 98″ yang
berlangsung di Jepang. Neutrino, salah satu partikel dasar yang jauh lebih
kecil daripada elektron, ternyata memiliki massa, demikian laporan dari
suatu tim internasional yang tergabung dalam eksperimen
Super-Kamiokande. Tim ahli-ahli fisika yang terdiri dari kurang lebih 120 orang dari
berbagai negara termasuk AS, Jepang, Jerman, dan Polandia tersebut
melakukan penelitian terhadap data-data yang dikumpulkan selama setahun oleh
sebuah laboratorium penelitian neutrino bawah tanah di Jepang.

Jika laporan ini terbukti benar dan dapat dikonfirmasi kembali oleh tim
lainnya maka akan membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa
teori fisika, terutama pembahasan mengenai interaksi partikel dasar, teori
asal mula daripada alam semesta ini serta problema kehilangan massa
(missing mass problem) maupun teori neutrino matahari.

Neutrino, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh
fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli.
Neutrino adalah partikel yang sangat menarik perhatian para fisikawan
karena kemisteriusannya. Neutrino juga merupakan salah satu bangunan
dasar daripada alam semesta yang bersama-sama dengan elektron, muon, dan
tau, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton
bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua
benda di alam semesta ini.

Ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti
partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde
Cowan, neutrino terdiri dari 3 rasa (flavor), yakni: neutrino elektron,
neutrino mu dan neutrino tau. Neutrino tidak memiliki muatan listrik dan
selama ini dianggap tidak memiliki berat, namun neutrino memiliki
antipartikel yang disebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena
sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan
mudah dapat melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk
dideteksi.

Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi
inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada
laboratorium di bumi. Untuk mengurangi pengaruh distorsi dari sinar
kosmis, detektor neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan
tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto
(photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim Kamiokande ini menemukan
bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bisa
berosilasi maka disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa.

Penemuan ini sangat kontroversial karena teori fisika yang selama ini
kerap dipandang sebagai teori dasar interaksi partikel, yakni disebut
teori model standard, meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak
bermassa. Jika penemuan neutrino bermassa terbukti benar maka boleh jadi akan
membuat teori model standard tersebut harus dikoreksi.

Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni
kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan
massa pada alam semesta kita ini (missing mass problem). Telah sejak lama
para ahli fisika selalu dihantui dengan pertanyaan: Mengapa terdapat
perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat daripada
bintang-bintang, planet-planet, beserta benda-benda alam lainnya
dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan daripada berat
keseluruhan alam semesta.

Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak
kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel
unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori
semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut
belum pernah berhasil ditemukan.

Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata
partikel unik tersebut tidak lain daripada neutrino yang bermassa.

Menurut teori dentuman besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula
dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi
hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya
kemudian memenangkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1965
menemukan sisa-sisa gelombang mikro peninggalan dentuman besar yang sekarang
telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin. Namun salah satu hal yang
masih diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri.
Apakah hal ini akan terus menerus terjadi tanpa akhir? Penemuan neutrino
bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini.

Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tidak bermassa, seperti yang
diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh
sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang
terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat
banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa mempengaruhi ekspansi alam
semesta. Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat
akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata
neutrino memiliki massa.

Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil
penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, dimana terjadi selisih
jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari
kita.

Untuk keabsahan penemuan ini tim internasional dari eksperimen super
Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk
mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman di masa lalu,
laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontroversi dan
jarang bisa dikonfirmasi kembali.

Untuk sementara ini para ahli harus sabar menunggu karena eksperimen
semacam ini hanya bisa dilakukan oleh segelintir eksperimen saja di
seluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti
benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika
modern.

tuhan fisika kuantum?

Tidak ada rangkaian tak terhingga dari sebab, sehingga mesti ada suatu "sebab pertama" bagi sesuatu. Dan sebab itu adalah Tuhan. Samuel Clarke dalam buku A Demonstration of the Being and Attributes of God (1978) menyatakan bahwa "tak ada yang lebih absurd daripada menduga bahwa sesuatu ada, bukannya tiada."

Keyakinan bahwa jagad raya sebagai keseluruhan mesti memiliki sebab, dan sebab itu adalah Tuhan, diucapkan pertama kali oleh Plato dan Aristoteles. Pemikiran sains-religius ini selanjutnya dikembangkan oleh Thomas Aquinas serta mencapai bentuk yang meyakinkan oleh Gottfried Wilhelm van Leibniz dan Samuel Clarke pada abad ke-18. Pemikiran ini dikenal sebagai argumen kosmologis, yakni argumen kausal dan argumen kontingensi.

Argumen kosmologis dibicarakan dengan skeptisisme oleh David Hume dan Immanuel Kant, yang kemudian diserang secara sengit oleh Bertrand Russell. Sasaran argumen kosmologis berlapis dua. Pertama, menegakkan eksistensi "penggerak pertama", wujud yang menerangkan eksistensi dunia. Kedua, membuktikan bahwa wujud ini adalah Tuhan (God) sebagaimana dipahami oleh para teolog dalam doktrin Yudeo-Kristiani.

Dalam kehidupan, kita jarang meragukan bahwa seluruh kejadian alam semesta ini disebabkan dengan cara tertentu. Misalnya, sebuah jembatan ambruk karena jembatan tersebut kelebihan beban, salju mencair karena panas matahari, dan sebatang pohon tumbuh karena sebutir biji telah ditanamkan. Lalu, adakah sebuah benda tidak memiliki sebab?

Paul Davies, guru besar Fisika Teori pada Universitas New Castle-upon-Tyne, Inggris, dan penulis buku God and the New Physics (1987), menyatakan bahwa banyak ide baru bermunculan di garis depan fisika dasar: teori superstring dan pendekatan lain terhadap apa yang disebut Teori tentang Segala Sesuatu (Theories of Everything), dan kosmologi kuantum sebagai sarana untuk menjelaskan bagaimana alam semesta dapat muncul dari tiada (The Mind of God: The Scientific Basis for a Rational World, 1993).

Di samping itu, telah muncul perhatian luar biasa terhadap apa yang secara sederhana dapat dilukiskan sebagai titik-perjumpaan sains kontemporer dan agama. Pemikiran ini memperoleh dua bentuk yang berbeda. Pertama, dialog yang berkembang pesat antara ilmuwan, filsuf, dan teolog mengenai konsep penciptaan dan isu-isu terkait. Kedua, mode yang sedang berkembang dalam pemikiran mistik dan filsafat Timur, yang telah diklaim oleh beberapa komentator sebagai membuat kontak yang dalam dan bermakna dengan fisika dasar.

Kendati agama secara intrinsik memiliki unsur yang abadi, suci, dan final, pemahaman serta penafsiran atasnya bersifat terbuka dan manusiawi. Desakan untuk menafsirkan agama secara demikian itu semakin diintensifkan oleh kemajuan sains dan teknologi. Sains dan teknologi telah memunculkan tantangan serius terhadap pandangan agama. Teologi klasik akan terlihat usang jika bersikeras mempertahankan doktrinnya tanpa mengupayakan tanggapan baru yang bersifat kreatif dan progresif.

Untuk itu, Profesor Ian G. Barbour, guru besar Fisika dan juga guru besar Teologi pada Carleton College, Amerika Serikat, mengajukan "teologi proses" sebagai jalan untuk mendobrak kebekuan pemikiran keagamaan dalam berinteraksi dengan sains kontemporer. Dengan mengambil ilham dari "filsafat proses" Whitehead, Barbour melalui buku Menemukan Tuhan dalam Sains Kontemporer dan Agama berupaya mengintegrasikan konsep sains kontemporer dengan agama. Dengan cara inilah, manusia diharapkan dapat lebih mengenal Tuhannya, alam semesta, dan hakikat dirinya sendiri, juga hubungan antara ketiganya.

Kekuatan buku ini terletak pada upaya penulis dalam mengintegrasikan karakteristik teori ilmiah yang fundamental dengan model pemahaman tentang Tuhan. Barbour mencoba memetakan hubungan sains dengan agama. Menurutnya, antara sains dan agama terdapat empat varian hubungan: konflik, independensi, dialog, dan integrasi. Dalam hubungan konflik, sains menegasikan eksistensi agama dan agama menegasikan sains. Masing-masing hanya mengakui keabsahan eksistensinya. Dalam hubungan independensi, masing-masing mengakui keabsahan eksistensi yang lain dan menyatakan bahwa di antara sains dan agama tak ada irisan satu sama lain. Dalam hubungan dialog, dia mengakui di antara sains dan agama terdapat kesamaan yang dapat didialogkan antara para ilmuwan (saintis) dan agamawan (teolog).

Dalam buku ini, Barbour mengkaji apakah sains kontemporer dapat memberikan 'kunci' yang akan membuka rahasia (gaib) dari pertanyaan besar yang telah menarik perhatian umat manusia selama ribuan tahun. Ia mengeksplorasi eksistensi Allah (God) dan evolusi, genetika dan kodrat manusia, neurosains dan inteligensi buatan; serta teologi, etika, dan lingkungan.

Dengan memetakan cara bagaimana teori dari ilmuwan, seperti Charles Darwin, Stuart Kauffman, Arthur Peacocke, Alfred North Whitehead, Terrence Deacon, Claude Levi-Strauss, Paul Tillich, James Watson, dan Keith Ward, Barbour telah mengubah konsepsi kita tentang alam semesta. Ia menempatkan penemuan para ilmuwan ini ke dalam konteks bersama dengan tulisan para filsuf, seperti Plato, Rene Descartes, David Hume, dan Immanuel Kant.

Pemikiran sains kontemporer hingga teologi klasik dari para ilmuwan ini dicoba dipertemukan dan dipertentangkan satu sama lain dalam buku yang cukup memikat ini. Kesimpulannya yang mengejutkan kita adalah bahwa alam semesta bukanlah produk sampingan minor dari kekuatan tanpa pikiran dan tujuan. Kita sungguh berarti ada di sini. Dengan menggunakan sains kontemporer, kita dapat menemukan realitas Tuhan.

Menemukan Tuhan
Sebuah majalah di Amerika pernah menyatakan dalam headline: Astronomers Discover God! (Para Astronom Menemukan Tuhan!). Subyek artikel itu adalah Big Bang (Dentuman Besar) dan kemajuan mutakhir dalam pemahaman tentang penggalan waktu dari jagad raya. Fakta penciptaan itu sendiri dipandang memadai untuk mengungkapkan makna pernyataan: Tuhan menyebabkan penciptaan? Mungkinkah memahami penciptaan tanpa Tuhan?

Model biblikal tentang Allah adalah analog yang ditarik dari satu ranah pengalaman untuk menafsirkan peristiwa di dalam ranah pengalaman lain. Dalam Alkitab (Injil), ada pelbagai ragam model Allah. Dalam Kitab Kejadian, Allah dilukiskan sebagai perancang maha tahu yang memenangkan keteraturan (cosmos) atas kekacauan (chaos).

Teks biblikal lain melukiskan-Nya sebagai seorang perajin tanah liat yang sedang membentuk sebuah barang (Yeremia 18:6; Yesaya 64:8) atau arsitek yang membangun fondasi untuk sebuah bangunan (Ayub 38:4). Allah dibayangkan sebagai Tuhan dan Raja, yang memerintah baik atas alam maupun sejarah. Dalam Perjanjian Baru, Allah mencipta melalui Firman (Yohanes 1), sebuah istilah yang menyatukan ide Ibrani akan Firman Ilahi yang aktif dalam dunia dan pandangan Yunani akan firman (logos) sebagai prinsip rasional.

Kaum muslim memahami bahwa kegaiban Allah menyangkut salah satu sifat utama dan fundamental Allah. Kitab suci Al-Quran secara tegas dan deterministis--misalnya QS.10:101--memerintahkan umat manusia untuk mengkaji secara sistematis, cermat, dan sabar terhadap fenomena alam semesta. Allah Swt. berfirman: "Allah Pencipta langit dan bumi, dan bila Dia berkehendak (untuk menciptakan) sesuatu, maka (cukuplah) Dia hanya mengatakan kepadanya: "Jadilah". Lalu jadilah ia." (QS.2:117)
Semua ini adalah variasi yang kaya dari pelbagai ragam model Allah, yang masing-masingnya merupakan analog parsial dan terbatas, yang secara imajinatif menggarisbawahi cara pandang partikular akan relasi Allah dengan dunia (hlm. 228).

Pandangan ortodoks berpendapat bahwa Tuhan itu bukan zat. Logika ilmiah--sebagaimana pernah diungkap Friedrich Nietzsche, Clarke, Leibniz, Hume, Kant, dan Russell--menyatakan hanya ada tiga jenis zat, yakni zat padat, cair, dan gas. Selain itu tidak ada lagi. Tetapi ada sesuatu yang bukan zat yang selalu digunakan untuk memikirkan sesuatu, yaitu "pikiran" itu sendiri. Adakah yang mampu menggambarkan seperti apa wujud pikiran itu? Jika tidak ada, artinya ada "zat" yang tidak terbentuk zat seperti yang kita kenal.

Menurut para teolog, kehidupan merupakan mukjizat tertinggi dan kehidupan manusia merepresentasikan pencapaian yang teranugerahkan dari rancangan induk kosmis Tuhan. Bagi ilmuwan, kehidupan adalah fenomena paling menarik dalam alam semesta. Seratus tahun yang lalu, pokok persoalan tentang asal usul dan evolusi sistem kehidupan menjadi 'medan pertempuran' bagi bentrokan terbesar antara sains dan agama sepanjang sejarah kontemporer.

Teori evolusi Charles Darwin mengguncang fondasi doktrin Kristen dan lebih dari ungkapan lain apapun sejak Nicolaus Copernicus menempatkan Matahari pada pusat sistem tata surya. Konsep ini menyadarkan orang kebanyakan terhadap konsekuensi berjangkauan jauh dari analisis ilmiah. Sains kontemporer, demikianlah tampaknya, dapat mengubah keseluruhan perspektif manusia tentang diri dan relasinya dengan jagad raya.

Bibel menyatakan secara eksplisit bahwa kehidupan merupakan akibat langsung dari aktivitas Tuhan. Ia tidak muncul secara alamiah sebagai akibat proses fisik yang ditegakkan setelah penciptaan langit dan Bumi. Sebaliknya, Tuhan memilih untuk menghasilkan--melalui kekuasaan ketuhanan--mula-mula tumbuh-tumbuhan dan binatang, kemudian manusia. Tentu saja mayoritas umat Kristiani dan Yahudi mengakui hakikat alegoris dari "Kejadian" dan tidak berupaya membela versi Bibel dari asal-usul kehidupan sebagai fakta historis.

Fisika Kuantum
Ide tentang Tuhan Sang Pencipta, yang menyebabkan jagad raya dari kehendak bebas-Nya, berakar kuat dalam budaya Yudeo-Kristiani. Namun, kita telah melihat bagaimana asumsi semacam itu memunculkan problem lebih banyak ketimbang yang dapat diselesaikannya. Kesulitannya melibatkan persoalan tentang hakikat waktu dan ruang.

Jika waktu tercakup dalam jagad raya dan tunduk pada hukum fisika kuantum (quantum physics), ia harus dimasukkan dalam jagad raya yang Tuhan diduga telah menciptakannya. Tetapi apakah artinya mengatakan bahwa Tuhan menciptakan waktu, dalam kaitan dengan pemahaman suatu sebab harus mendahului efeknya? Kausasi adalah aktivitas temporal. Waktu harus telah eksis sebelum sesuatu dapat disebabkan. Gambaran naif tentang Tuhan yang eksis 'sebelum' jagad raya jelas absurd jika waktu tidak eksis--jika tidak ada 'sebelum'.

Argumen kontingensi akan jatuh menjadi korban kesuksesannya sendiri, seandainya kita memperluas definisi "jagad raya" yang mencakup Tuhan. Lalu, apakah penjelasan untuk Tuhan secara total plus jagad raya fisik yang mencakup ruang, waktu, dan materi? Para teolog akan menjawab: "Tuhan adalah wujud 'niscaya', tanpa memerlukan penjelasan. Tuhan memuat di dalam diri-Nya penjelasan tentang eksistensinya sendiri." Jika itu demikian, mengapa kita tidak dapat menggunakan argumen yang sama untuk menjelaskan jagad raya: Jagad raya 'niscaya', ia memuat di dalam dirinya alasan bagi eksistensinya sendiri?

Alam semesta yang kompleks tetapi teratur secara mengagumkan ini pasti memiliki suatu sistem pengatur yang lebih canggih dari hukum alam semesta itu sendiri. Akan tetapi, sistem pengatur tersebut bukan suatu pribadi yang dikenal dengan sebutan "Tuhan" (atau God/ dalam definisi Yudeo-Kristiani), sebab Tuhan tidak dapat menjadi yang paling perkasa jika Dia sendiri tunduk kepada hukum fisika kuantum mengenai waktu. Jika Tuhan tidak menciptakan waktu karena waktu melahirkan dirinya sendiri, tentunya Dia juga tidak pernah menjadi pencipta alam semesta. Kedua masalah tersebut saling bergantungan.

Sebagian ahli fisika karena terilhami oleh simplisitas hukum fundamental yang dimiliki alam semesta, telah berargumentasi bahwa boleh jadi hukum tertinggi (dalam hal ini adigaya) memiliki struktur matematis yang terdefinisi secara unik sebagai satu-satunya prinsip fisika yang konsisten secara logis. Katakanlah, fisika dinyatakan 'niscaya' sama halnya dengan Tuhan dinyatakan 'niscaya' oleh para teolog. Lalu, haruskan kita berkesimpulan bahwa "Tuhan adalah fisika kuantum" sebagaimana telah dilakukan oleh para filsuf seperti Plato?

Apakah yang dapat menjelaskan struktur ruang-waktu dan hukum fisika kuantum yang bahkan dapat menghasilkan suatu dunia yang cocok untuk hidup dan daya inteligensi? Keberatan utama Ian Barbour atas argumentasi ini lebih bersifat teologis daripada ilmiah. Walaupun argumen itu diterima, ia toh hanya mengarah ke Allah versi deisme, yang merancang-bangun alam semesta ini, lalu meninggalkannya berjalan sendiri-dan bukan Allah versi teisme yang terlibat secara aktif dalam dunia dan hidup manusia (hlm. 35).

Kalau kita mengandaikan bahwa "Allah mengendalikan semua ketidaktentuan," kita dapat mempertahankan ide tradisional tentang predestinasi. Ini lebih merupakan determinisme teologis daripada fisikal, sebab tidak ada sesuatu apa pun yang terjadi secara kebetulan.

Sebuah pendapat alternatif mengatakan bahwa sebagian besar peristiwa kuantum terjadi secara kebetulan, tetapi "Allah memengaruhi beberapa di antaranya" tanpa melanggar hukum statistik dari fisika kuantum. Pandangan ini pun sesuai dengan bukti ilmiah (hlm. 83).

Sayangnya, pemikiran genial dari penulis buku Menemukan Tuhan ini dibatasi hanya pada teologi Kristen. Karena itu, buku ini dilengkapi pula dengan Pengantar dari sudut pandang (konsepsi) keimanan Islam yang ditulis Armahedi Mahzar, ilmuwan ITB Bandung.

Keimanan Islam kepada Tuhan sebagaimana ditegaskan Nabi SAW: "Dia (Allah SWT) satu; Dia nyata sekaligus gaib, pertama sekaligus terakhir, tak ada bandingan dan tak ada yang menyamai." Dan Al-Quran menegaskan, "Tuhan kami adalah Tuhan yang telah memberikan kepada tiap-tiap sesuatu bentuk kejadiannya, kemudian memberinya petunjuk." (QS.20:50)

Konsepsi tentang Allah adalah inti dari seluruh keimanan, ajaran, dan praktik dalam doktrin keislaman. Pilar penyangga segenap bangunan Islam. Dengan konsepsi ini, kita dapat mengukur apakah dalam kehidupan ini pandangan, pemahaman, penilaian, dan sikap kita tentang kejadian alam semesta sudah benar atau masih menyimpang dari kebenaran. Konsepsi ini juga menetapkan batas kualitas kemanusiaan kita. Setidaknya upaya menyeimbangkan dengan konsepsi Islam--memadukan sains kontemporer dan agama ala Ian Barbour--melalui buku ini telah diupayakan, walaupun sangat sedikit dan dangkal.

Buku ini, selain merupakan dialog sains kontemporer dengan agama, diharapkan dapat membuka arah baru bagi dialog lintas-agama. Melalui buku ini, kita diajak berekreasi bersama logika dan nalar untuk mengetahui dan memahami eksistensi Tuhan yang sebenarnya. Tidak berlebihan jika karya Profesor Ian Barbour ini menjadi rujukan penting dalam menemukan konsepsi Tuhan, dan memandu pembaca mencapai puncak ilmu.

fisika nuklir dan biofisika

Agenda riset di bidang Reaktor Nuklir meliputi kajian tentang disain dan keselamatan reaktor Nuklir khususnya untuk reaktor Nuklir generasi IV yang emiliki keunggulan keselamatan inheren, dapat memanfaatkan cadangan uranium alam secara efisien, ekonomis, mampu mengolah limbahnya sendiri, dan sulit disalah gunakan untuk proliferasi senjata Nuklir. Secara lebih rinci kajian meliputi aspek netronik (pemecahan persamaan transport netron/difusi netron, analisa burnup, analisa siklus bahan baker, dan analisa proteksi radiasi), analisa termohidrolik (analisa distribus panas multi kanal, analisa pembangkit uap, dll), serta analisa keselamatan yang merupakan gabungan analisa netronik transient dan termohidrolika transient. Dalam rangka mempersiapkan era PLTN di Indonesia maka dikembangkan riset dengan overlap area yang cukup besar dengan teknologi reaktor LWR yang kemungkinan besar akan dipilih sebagai PLTN pertama di Indonesia. Selain itu kami juga menciptakan perangkat-perangkat yang mendukung persiapan PLTN pertama di Indonesia (program, data base, sistem analisis, emulator). Dalam bidang Fisika Nuklir teoritis kajian meliputi  fenomena struktur inti dan reaksi nuklir menggunakan pendekatan mekanika kuantum benda banyak dan berbagai teori mutakhir lainnya. Selain itu juga dikaji aspek data Nuklir yang diperlukan untuk analisa reaktor Nuklir di atas. 
Agenda riset di bidang biofisika diarahkan untuk mengkaji mekanisme fisis pada sistem biologi (molekul, sel, organ).  Ini meliputi bidang biofisika molekular, biofisika membran, serta biofisika radiasi dan fisika medis. Di bidang biofisika molekular, riset dilakukan untuk mempelajari hubungan struktur dan fungsi biomolekul yang merupakan dasar dari reaksi biokimia yang banyak terjadi pada sistem biologi. Saat ini riset di bidang ini difokuskan pada bioluminisensi dan biosensor. Di bidang biofisika membran, riset dilakukan untuk mempelajari fenomena transport yang merupakan dasar dari sistem regulasi serta pengukuran-pengukuran fisis pada sistem biologi. Saat ini riset di bidang ini difokuskan pada efek polutan pada transport ion melalui membran sel serta aplikasi metoda cellular automata untuk dinamika fluida melalui membran. Sedangkan di bidang biofisika radiasi dan fisika medis, riset dilakukan untuk mempelajari interaksi radiasi pada materi biologi serta aplikasi fisika pada fungsi-fungsi tubuh manusia dan praktek-praktek kedokteran. Saat ini riset di bidang ini difokuskan pada pengembangan metoda medical imaging seperti MRI, CT scan dan USG, pengembangan metoda medical treatment planning, nuclear medicine serta networking ini hospital.

efek fotolistrik

Pernahkah kamu melihat pelangi? Pernahkah kamu melihat warna-warni di jalan aspal yang basah? Pelangi terjadi akibat dispersi cahaya matahari pada titik-titik air hujan. Adapun warna-warni yang terlihat di jalan beraspal terjadi akibat gejala interferensi cahaya. Gejala dispersi dan interferensi cahaya menunjukkan bahwa cahaya merupakan gejala gelombang. Gejala difraksi dan polarisasi cahaya juga menunjukkan sifat gelombang dari cahaya.
pola warna-warni di atas aspal basah yang dikenai bensin terjadi akibat interferensi cahaya
Gejala fisika yang lain seperti spektrum diskrit atomik, efek fotolistrik, dan efek Compton menunjukkan bahwa cahaya juga dapat berperilaku sebagai partikel. Sebagai partikel cahaya disebut dengan foton yang dapat mengalami tumbukan selayaknya bola.
Efek Fotolistrik
Ketika seberkas cahaya dikenakan pada logam, ada elektron yang keluar dari permukaan logam. Gejala ini disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut. Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.
Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut.
  1. hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.
  2. ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.
  3. ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.
Karakteristik dari efek fotolistrik di atas tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang cahaya. Diperlukan cara pandang baru dalam mendeskripsikan cahaya dimana cahaya tidak dipandang sebagai gelombang yang dapat memiliki energi yang kontinu melainkan cahaya sebagai partikel.
Perangkat teori yang menggambarkan cahaya bukan sebagai gelombang tersedia melalui konsep energi diskrit atau terkuantisasi yang dikembangkan oleh Planck dan terbukti sesuai untuk menjelaskan spektrum radiasi kalor benda hitam. Konsep energi yang terkuantisasi ini digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan terjadinya efek fotolistrik. Di sini, cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.
Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai
Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron
E = W0 + Ekm
hf = hf0 + Ekm
Ekm = hfhf0
Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W0 adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f0 adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan Ekm adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan efek fotolistrik dapat ditulis sebagai
Dimana m adalah massa elektron dan ve adalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10−19 J.

Potensial Penghenti
Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.
Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V0 adalah potensial penghenti, maka
Ekm = eV0
Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10−19 C dan tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V).
Aplikasi Efek fotolistrik
Efek fotolistrik merupakan prinsip dasar dari berbagai piranti fotonik (photonic device) seperti lampu LED (light emitting device) dan piranti detektor cahaya (photo detector).

fisika nuklir

TERSEBUTLAH dua fisikawan Polandia yang bernama Marian Danysz dan Jerzy Pniewski yang pada tahun 1953 untuk pertama kalinya mengamati eksistensi nukleus (inti atom) hiper pada saat mereka sedang melakukan penelitian terhadap radiasi sinar kosmik yang jatuh di ketinggian sekitar 26 km di atas permukaan bumi. Hasil penemuan mereka yang direkam dalam emulsi fotografik ditunjukkan pada gambar 1. Pada gambar tersebut terlihat sebuah proton berenergi tinggi yang berasal dari sinar kosmik menumbuk sebuah nukleus dari emulsi di titik A. Hasilnya adalah fragmen (pecahan) nukleus berbentuk bintang yang hampir semuanya terekam berhenti di dalam emulsi setelah menempuh lintasan yang sangat pendek, kecuali satu fragmen yang melalui lintasan f menuju titik B. Fragmen tersebut terlihat meluruh di titik B yang pada akhirnya membuka informasi tentang isi fragmen, salah satunya adalah partikel Lambda-hyperon yang membawa bilangan kuantum "aneh" (strangeness) sebesar minus satu. Dikarenakan partikel Lambda-hyperon termasuk ke dalam keluarga hiperon, fragmen tadi disebut sebagai fragmen hiper (hyperfragment) atau nukleus hiper (hypernucleus).
Partikel Lambda-hyperon bukanlah anggota keluarga partikel penyusun nukleus konvensional yang kita kenal sebagai nukleon (proton dan neutron). Dikarenakan hiperon berbeda dengan nukleon, larangan Pauli yang sangat termasyhur dalam fisika statistik tidak berlaku di sini. Larangan Pauli menyatakan bahwa tidak pernah ada dua partikel sejenis yang dapat memiliki keadaan-keadaan kuantum sama dalam suatu sistem. Sebagai akibatnya, partikel Lambda-hyperon dapat dengan bebas "bergentayangan" di dalam nukleus hiper. Tidak seperti nukleon, partikel Lambda-hyperon dapat menempati keadaan-keadaan kuantum yang sudah diisi oleh nukleon di dalam sebuah nukleus. Fenomena ini sangat menguntungkan fisikawan nuklir karena partikel Lambda-hyperon dapat dipakai untuk menyelidiki struktur nuklir hingga ke interior nukleus yang paling dalam sekali pun.
Dampak lain yang dibawa oleh nukleus hiper adalah penemuan materi nuklir baru, kaidah seleksi baru, serta sifat simetri baru yang sangat berbeda dengan nuklir konvensional. Nukleus hiper merupakan nukleus pertama yang memiliki bilangan kuantum "cita-rasa" (flavor) yang kemudian berkembang mengarah pada nukleus eksotik.
Dikarenakan gaya ikat nuklir antara partikel Lambda-hyperon dan nukleon tidak sekuat gaya ikat nuklir antarnukleon, nukleus hiper yang dibangun oleh satu partikel Lambda-hyperon dan satu nukleon tidak pernah eksis. Nukleus hiper yang paling ringan adalah hypertriton, yang terdiri dari sebuah proton, sebuah neutron, dan sebuah Lambda-hyperon. Hypertriton biasanya ditulis dengan simbol 3LH, yang menunjukkan bahwa hypertriton dapat dibentuk dari sebuah triton (3H) dengan cara mensubstitusi sebuah neutron dengan Lambda-hyperon. Hal yang sama dapat dilakukan pada nukleus 4H untuk membentuk 4LH , serta pada nuklida-nuklida yang lebih berat. Lemahnya interaksi antara partikel Lambda-hyperon dan nukleon menjamin struktur nuklir sebuah nukleus tidak segera runtuh jika ia disisipi partikel Lambda-hyperon yang bersifat sebagai intruder.
Hingga saat ini para ilmuwan telah menemukan sebanyak 35 nukleus hiper. Nukleus-nukleus hiper tersebut dapat disusun dalam peta hipernuklida, seperti terlihat pada gambar 2. Peta ini hampir mirip dengan peta nuklida konvensional (untuk nuklida-nuklida ringan) yang ditunjukkan pada gambar 3. Selain itu, nukleus hiper ganda (double Lambda-hypernucleus) yang memiliki dua partikel Lambda-hyperon juga telah teramati dalam eksperimen. Partikel S yang termasuk ke dalam keluarga hiperon juga memiliki peluang untuk dapat menggantikan sebuah nukleon dan membentuk nukleus hiper S. Eksperimen terakhir berhasil mengonfirmasi hal ini. Tentu saja penelitian nukleus hiper saat ini lebih diarahkan pada spektroskopi nuklir karena spektrum energi yang ia miliki sangat berbeda dibandingkan dengan spektrum energi nukleus konvensional. Spektroskopi nuklir hiper ternyata membawa dampak positif lain, yaitu pembuktian secara spektakuler keabsahan model kulit (model dalam fisika nuklir yang mengumpamakan keadaan-keadaan kuantum sebuah nukleus sebagai kumpulan kulit-kulit yang saling membungkus) pada level buku teks.
Kronologi perkembangan fisika nuklir hiper
Setelah penemuan nukleus hiper dari sinar kosmik, para ilmuwan mencoba untuk "membuat" sendiri nukleus hiper di dalam laboratorium. Eksperimen pertama dilakukan dengan menggunakan berkas kaon yang diperoleh melalui suatu reaksi partikel dalam sebuah akselerator. Kaon akan berinteraksi dengan sebuah neutron di dalam nukleus yang kemudian berubah menjadi sebuah Lambda-hyperon dan pion bermuatan negatif. Eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan kamar gelembung (bubble chamber) dan emulsi fotografik yang diisi dengan helium atau cairan-cairan berat lainnya untuk merekam proses yang terjadi. Dengan menganalisis kinematika reaksi, para ilmuwan pada saat itu berhasil menentukan energi ikat partikel Lambda-hyperon pada nukleus, salah satu informasi terpenting dalam fisika nuklir hiper.
Pada tahun 1970-an, eksperimen yang sama masih dilakukan, namun perkembangan teknologi saat itu telah memungkinkan para ilmuwan memakai spektrometer magnetik serta detektor-detektor elektronik sehingga pencacahan partikel-partikel yang dihasilkan dalam proses dapat dilakukan secara cepat dan akurat. Eksperimen yang dilakukan di CERN (Geneva) dan Brookhaven (AS) pada saat itu berhasil mengonfirmasi adanya keadaan-keadaan tereksitasi dalam nukleus hiper. Spektroskopi nuklir hiper pun dimulai. Sementara itu, secara teoretis keadaan-keadaan tereksitasi ini berhasil dijelaskan dengan menggunakan informasi energi ikat partikel Lambda-hyperon dengan nukleus serta nukleon.
Tahun 1980-an di Brookhaven dikembangkan teknik baru untuk memproduksi nukleus hiper dengan menggunakan berkas pion berenergi dan berintensitas tinggi. Teknik ini kemudian digunakan secara masif di laboratorium fisika energi tinggi (KEK) di Jepang yang berhasil menyumbangkan data- data spektroskopi serta peluruhan nuklir hiper berkualitas tinggi.
Tahun 1990-an di laboratorium Jefferson (Virginia, AS) dirancang eksperimen produksi nukleus hiper dengan menggunakan sinar gamma (foton) berenergi tinggi. Tentu saja peluang terjadinya proses sangat kecil. Namun, dengan teknologi canggih, berkas sinar gamma dapat dibuat kontinu dan intensitasnya dapat secara signifikan ditingkatkan sehingga problem tersebut dapat diatasi. Berbeda dengan interaksi nuklir kuat yang dipakai pada proses-proses sebelumnya, interaksi medan elektromagnetik dengan partikel sudah sepenuhnya dikuasai para fisikawan. Dengan demikian, produksi nukleus hiper dengan menggunakan foton akan sangat "bersih" dari kontaminasi proses lain yang tidak sepenuhnya dimengerti para peneliti. Awal tahun 2003 data-data pertama untuk produksi hypertriton serta 4LHe sudah mulai dipresentasikan di pelbagai konferensi/simposium fisika nuklir hiper internasional.
Tentu saja, impian fisikawan nuklir hiper saat ini adalah menutupi semua celah yang ada di dalam peta hipernuklida pada gambar 2 serta menjelaskan secara teoretik spektrum-spektrum nukleus hiper yang telah dihasilkan. Namun, karena untuk mencapai hal ini diperlukan pengetahuan mendasar dari interaksi antara partikel Lambda-hyperon dengan nukleon, situasinya menjadi terbalik. Informasi interaksi tersebut saat ini sangat minim karena eksperimen hamburan partikel Lambda-hyperon pada nukleon sangat sulit dilakukan. Dengan demikian, data-data dari nukleus hiper diharapkan dapat menutupi kekurangan ini.

nuklir dan manfaatnya

Seberapa jauh manusia mengetahui nuklir?

Sejauh ini manusia baru mengetahui Nuklir terdiri dari proton dan neutron, namun proton dan neutron ini juga tersusun dari beberapa partikel yang jauh lebih kecil bernama kuark. Agak ribet juga kalo menjelaskan semua teori tentang inti di sini, namun singkatnya manusia masih banyak pertanyaan mengenai inti dan mengapa inti bisa berikatan sedangkan inti mempunyai gaya tolak akibat jenis muatan yang sama. Namun bukan berarti tidak ada teori mengenai itu, dan pembicaraan mengenai ikatan kuat dalam inti masih terbuka bebas bagi kita. untuk lebih mudahnya saya sarankan anda membaca buku fisika modern untuk universitas.

Apakah ada manfaat dari pengetahuan mengenai nuklir?


Dengan banyaknya pertanyaan mengenai inti bukan berarti manusia tidak bisa memanfaatkan potensi inti tersebut. Sudah berpuluh tahun manusia memanfaat potensi energi yang dihasilkan dari reaksi fissi (pembelahan) inti uranium dan plutonium. Penemuan ini juga berasal dari coba-cobanya para ilmuan menembakkan neutron ke inti untuk mendapatkan inti baru, namun pada bebarapa inti berat hal itu menyebabkan inti menjadi pecah (terbagi) sekaligus melepaskan neutron lain yang konsekuensinya menimbulkan panas disekitarnya. panas ini kemudian di ambil dengan menempatkan reaksi tersebut didalam air , air yang panas tadi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. untuk bagian turbinnya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Namun selain panasnya yang diambil, neutron yang lepas ini juga dimanfaatkan untuk banyak hal, seperti untuk mengukur dimensi dari suatu zat, untuk memutasikan tumbuhan agar didapatkan bibit unggul dan lain sebagainya.

Apakah ada hasil lain dari reaksi fisi?

Selain itu reaksi fissi juga menyisakan unsur-unsur yang bersifat radioaktif atau meluruh (memancarkan partikel alfa, beta dan sinar gamma) dalam jangka waktu sangat lama, bahkan jutaan tahun. Radiasi yang dihasilkan sangat berbahaya bagi manusia, karena dapat memutasikan manusia secara acak. Mutasi banyak menyebabkan tumbuhnya kanker atau disfungsi organ manusia. Radiasi ini menyebabkan hal-hal mengerikan hanya dalam dosis tertentu. Radiasi ini bukan tidak bisa di kontrol. Penanganan yang baik terhadap sampah sampah sisa reaksi fissi akan menghindarkan kita dari hal-hal yang tidak diinginkan. Negara-negara pengguna energi nuklir saat ini juga sedang mencari tempat yang baik untuk mengubur sampah nuklir ini agar terhindar dari manusia dan hal-hal yang bisa dirusaknya.

Apakah ada reaksi inti lain selain reaksi fisi?

Reaksi fissi bukanlah satu-satunya reaksi yang terjadi pada inti. Reaksi fusi mempunyai prospek yang lebih menjanjikan. Namun pemanfaatannya masih relatif sulit. Reaksi fusi adalah reaksi bergabungnya dua inti menjadi satu. Pada proses ini inti baru mempunyai kehilangan massa dari dua inti penyusunnya, kehilangan massa ini berubah menjadi energi. Saat ini inti yang sering di fusikan adalah isotop hidrogen, yaitu hidrogen yang mempunyai neotron di intinya. Bagi yang pernah melihat film spiderman2 Vs Dr.Octopus, bisa kita lihat adegan reaksi fusi menggunakan metode tekanan laser. Reaksi fusi tidak menyisakan unsur radioaktif, dan otomotasi relatif lebih aman. Dan lagi bahan untuk reaksi ini tergolong sangat amat banyak dimuka bumi ini. Tapi lagi-lagi karena kurangnya pemahaman manusia mengenai inti membatasi kita untuk pemanfaatannya. Saat ini manusia baru mengenal metode thermo nuklir untuk melaksanakan reaksi fusi, dan terbaru menggunakan teknologi laser. Namun semua itu masih dalam ukuran percobaan. Seandainya manusia benar-benar mampu membuat reaktor seperti yang ada di film iron man, maka kita akan terlepas dari yang namanya krisis energi.

Apakah bom atom itu?

Mungkin yang paling menteror dari reaksi inti adalah terciptanya BOM NUKLIR. Bom tidak lain adalah reaksi cepat dimana melapaskan panas yang luar biasa. Reaksi inti juga bisa dipercepat untuk dijadikan Bom. Dengan memperbanyak uranium yang bisa melakukan reaksi fisi maka reaksi fisi bisa mengalami suatu kondisi kritikal. Yaitu kondisi dimana satu reaksi bisa menyebabkan 3 sampai 4 reaksi lain. Hal ini bisa tercapai karena inti yang mengalami reaksi fissi akan melepaskan beberapa neutron yang akan memicu reaksi lain bila neutron cukup lambat menumbuk bidang inti uranium labil lainnya. Bom hasil reaksi fisi bukan yang terbesar, Bom dari reaksi fusi jauh lebih dahsyat dari itu. Bom ini lebih dikenal dengan nama bom hidrogen. Bom hidrogen adalah bom yang pemicunya adalah Bom reaksi fisi uranium atau plutonium. Panas dan tekanan tinggi dari reaksi fissi uranium akan memicu reaksi fusi pada hidrogen dan menyebabkan ledakan kedua yang amat dahsyat.

Apakah reaktor fissi Nuklir untuk pembangkit listrik bisa meledak seperti bom nuklir?

Pada dasarnya rekator pembangkit listrik tenaga nuklir tidak akan bisa menghasilkan ledakan seperti boom atom. Ini disebabkan karena jumlah uranium yang dibatasi serta banyaknya peredam neutron disekitar bahan untuk reaksi nuklir ini. Namun apabila kontrol atau pengawasan yang kurang, reaksi nuklir di reaktor bisa menyebabkan panas yang sangat tinggi berakibat kebocoran. Dan yang sangat berbahaya dari kebocoran ini adalah materi yang dilepaskannya dalam bentuk gas. karena bisa dengan cepat terhembus angin dan sampai di pemukiman.

Bagaimanakah prospek teknologi nuklir di masa depan?

Manusia sangat berharap bahwa reaktor fusi bisa segera diaplikasikan untuk mengatasi kelangkaan energi. Selain karena keamanannya juga karena bahannya yang sangat berlimpah. Namun itu membutuhkan kerja keras dari semua pihak, terutama dari pakar-pakar nuklirnya.